土工材料在软土地基中的应用

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1、土工材料在软土地基中的应用【摘　要】土工织物是岩土工程领域中一种新型建筑材料，在道路工程中被广泛地应用于软土处理。本文对土工织物的特性、应用、设计计算及工程应用概况进行了较详细的阐述。【关键词】土工织物　软土地基　应用1概述土工织物是岩土工程领域中一种新型建筑材料，是由聚合物形成的纤维制品的总称。目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。土工织物是工业发展的产物，其出现已经有100多年的历史，但应用于土建工程则是30年代末才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。到50年代末，土工织物开始应用于海岸护坡工程。直到70年代末，随着无纺织物的推广，土工织物才以很快的

2、速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。1977年在法国巴黎举行的第一次国际土工织物会议上，J.P.Giroud把它命名为“土工织物”(Geotextile)，并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工织物会议上将它称之为“岩土工程的一场革命”。　从60年代中期到70年代末，有纺织物开始在我国应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程；80年代初，无纺织物开始在铁路工程上试用；80年代中期，土工织物才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用。　土工织物根据制造工艺不同，可分为有纺型土工织物、编织型土工织物、无纺型土工织物。1土工织物的

3、特性　表征土工织物产品特性的主要指标包括：产品形态、物理性质、力学性质、水理性质、耐久性等。2.1　产品形态　　主要是指产品的材质及制造方法、宽度等。由于土工织物的原料都是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酯纤维(绦纶)、聚丙烯腈(腈纶)和聚丙烯纤维(丙纶)等高分子化合物(聚合物)经加工后合成。因此土工织物产品因制造方法和用途不一，宽度和重量规格变化甚大，宽度可从几厘米到十多米或更宽。2.2　物理性质　表征物理性质的主要指标有单位面积质量、厚度、开孔尺寸及均匀性。单位面积质量通常是指土工织物每平方米的质量，通常每平方米的质量在0.1kg到1.0kg。应用于软土地基处理中一般为数百克。开

4、孔尺寸(等效孔径)无纺型土工织物为0.05～0.5mm,编织型土工织物为0.1～1.0mm。2.3　力学性质　表征力学性质的主要指标有抗拉强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强度、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。对于抗拉强度大部分常用的无纺型土工织物为10～30kN/m。高强度的为30～100kN/m,最常用的编织型土工织物为20～50kN/m,高强度的为50～100kN/m。个别的编织土工织物可达到100～1000kN/m。2.4　水理性质　土工织物的水理性质主要用土工织物垂直向和水平向透水性来表征(即导水性)。大部分编织与热粘型无纺土工织

5、物的导水性甚小；针刺无纺型土工织物为10-6～10-5m2/s；土工网为10-4～10-2m2/s；土工塑料排水板(带)为10-4～10-2m2/s。2.5　耐久性　土工织物的耐久性即抗老化、抗化学侵蚀性、抗生物侵蚀性、抗磨性、抗温度、冻融及干湿变化性。抗老化是指高分子材料加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素影响，使其各种性能逐渐蜕化的现象。老化是一种不可逆的化学变化。主要表现在：(1)外观变化，发粘、变硬、变脆等；(2)物理化学特征的变化，如比重、熔点、耐寒性和耐热性等；(3)力学性能即抗拉强度、剪切强度、伸长率以及弹性等减小或丧失。〖HT5H〗3　土

6、工织物的应用〖HT5SS〗土工织物应用于处理软土地基主要有渗漏排水作用、对二种不同材料的隔离作用、网孔渗透过滤作用和利用土工织物的强度起加筋作用。3.1　排水作用　利用某些内部具有排水通道间(如盲沟、塑料排水板)土工纤维具有良好的三维透水性，使水能沿土工织物内部的排水通道迅速排出，还可使水经过土工织物的平面迅速沿水平方向排走。构成水平排水层，图1、图2所示为土工织物与其它排水材料(塑料排水板)共同构成的排水系统，可加速软土地基的排水固结。土工聚合物用于建造无集水管间排水盲沟、铺设时先在开挖好的槽内铺设土工织物，然后回填碎石，与碎石组成排水系统。3.2　隔离作用　利用土工织物的

7、高抗拉性，抗撕裂性、良好的韧性、整体性和耐酸碱、耐生物侵蚀性能，将渗透性较土工织物大的两种材料相互隔开，以发挥其各自的作用。这是软土地基处理中较为重要的作用，其目的在于防止由于局部承载力丧失而造成的路基填土与软弱地基相互混杂、补偿地基中抗剪强度不足，防止由此可能导致的圆孤滑动破坏，并可有效地加快工期，降低成本，减少路堤间不均匀沉降，又利于排水和加速土体固结。3.3　过滤作用　有关研究资料表明，路基固结作用排出的水量是极其有限的。若在没有水源补给的情况下，大致和固结沉降量相适应，